“碳雙控”背景下江蘇常州代購電預測研究

黃河　張岑　樊麗君　張雪　薛欣然

【關鍵詞】“碳雙控”；全社會用電量；代購電量；用電量預測；二次指數平滑法

引言

當前全球氣候變化對人類生產生活產生重大影響，能源轉型是改善生態環境的重要舉措。為此，我國各級政府和企事業單位加快實施“四個革命、一個合作”能源安全新戰略和雙碳目標。“碳雙控”和電力市場化改革將對電網公司發展產生巨大影響。近年來，代購電業務突飛猛進，將深刻影響電網公司售電量市場份額和營業收入，因此有必要深入研究“碳雙控”背景下的代購電預測方法，促進電力市場各方協同可持續發展，為經濟社會發展提供電力保障。

本文結合江蘇常州地區經濟社會、電力市場環境和用電量增長特點，考慮“碳雙控”要求，構建二次指數平滑法，預測常州地區的全社會用電量、國網常州公司的售電量和代購電量情況，案例研究表明所提方法的合理性。

一、文獻綜述

代購電預測方法本質上與售電量預測相似，國內外眾多學者開展了大量基礎研究工作。基于變分模態分解和時域卷積網絡，劉杰等人提出多尺度短期電力負荷預測方法，先用變分模態分解將負荷數據分解成一些子序列，然后用時域卷積網絡將這些序列進行不同時間尺度的訓練；采用全連接網絡融合各時間尺度的子序列，解決了傳統方法下的短期電力負荷預測精度低等問題[1]。黃煒等人對負荷預測誤差修正模型采用完整集成經驗模態分解－雙向長短期記憶網絡，將棧式自編碼器與完整集成經驗模態分解－雙向長短期記憶網絡的優勢合并，考慮氣象因素、工作日類型、氣溫影響，采用棧式自編碼器模型構建電力負荷序列的主要數字特征，而次要特征采用預測過程中產生的誤差序列進行表達；通過完整集成經驗模態分解算法把誤差序列分解成一些分量，并對每個分量建立雙向長短期記憶網絡模型以獲取誤差序列的時序特征，最后累加各項分量預測值形成誤差預測值；再將兩種模型的預測值累加，以便修正負荷預測誤差[2]。楊海柱等人構建了智能組合電力負荷預測模型，采用互補集合經驗模態分解處理負荷數據各子序列，利用模糊熵算法重組互補集合經驗模態分解這些子序列熵值，采用算術優化最小二乘支持向量機模型預測處理后的子序列，對預測值進行疊加輸出，采用誤差函數對模型進行橫向和縱向對比，提升負荷預測模型的抗干擾能力和運算效率[3]。董家富等人提出了一種氣象因子與電力負荷的時空關聯分析方法，并設計了時空關聯分析系統，該系統基于真實數據，利用數據驅動的方法，精細化地分析了全國范圍內各區域、各時間段中氣象因子與電力負荷的關聯特性。具體分析時，首先從原始負荷中分離出氣象負荷，然后采用最大信息系數度量不同區域、不同時間、不同氣象因子與氣象負荷之間的線性或非線性關系[4]。劉景青等人設計了分布式光伏交易決策模型，該模型以售電公司購電成本最小化為目標函數，構建代理雙方雙價格合約定價機制， 在模型優化和合約結算中采用預測電價和實際電價確定優化決策價格和結算價格，以便平衡代理雙方利益[5]。王一等人提出碳排放交易市場和中長期電力市場交互多代理模型，提出碳排放配額初始分配的拍賣比例，對購電商代理、發電企業代理、中長期電力市場、碳排放交易市場設計了相關模型，利用碳排放交易市場和電力市場的價格引導購電商代理和發電企業代理及時調整報價方案，從而實現兩個市場的均衡[6]。田力丹等人首先泛化傳統電力市場一對一談判模型的貼現因子，據此構建報價方案，提出了電力市場中大用戶直購電多對多談判模型，貼現因子的取值考慮了談判輪次、己方集團完成度和己方成交價格等多種因素[7]。

二、分析模型

對于全社會用電量預測和售電量預測，本文采用二次指數平滑法的線性模型，通過近年來對選定地區全社會用電量預測和售電量進行預測，具體模型為：

其中：

三、案例分析

（一）全社會用電量現狀

江蘇常州市2021年全社會用電量同比增速為12.58%，達到88.38億千瓦時。

表1 2021年常州市行業用電增長情況表 （單位：萬千瓦時）

2021年常州市行業用電量為530.2億千瓦時，城鄉居民用電達到58.16億千瓦時，分別占全社會用電量90.12%和9.88%，同比增速分別為12.89%和9.84%。第一產業、第二產業、第三產業的用電量分別為3.18億千瓦時、452.33億千瓦時和74.72億千瓦時，分別占全行業用電量0.60%、85.31%、14.09%，同比增速分別為15.34%、12.39、15.92%。

圖1 2021年常州市產業用電量結構

（二）代購電量影響因素分析

2022年，常州市將著力推進“532”發展戰略，持續鞏固六穩六保工作。首先以交通為綱領，高水平強化城市能級。大力推進南沿江城際鐵路和常泰鐵路等工程的高標準建設；著力完善現代物流體系，布局一核心三樞紐八中心。其次以創新為基礎，高效率激活內生動能。加快建設高端創新平臺，包括智能制造龍城實驗室等，高新技術企業凈增450家。第三以產業為核心，高品質建設智造名城。做大做強常州十大先進制造業集群以及八大高成長性產業鏈。第四優先保護生態，著力推進美麗常州的高質量建設。大力推進“雙碳”戰略，著力加快能源轉型。第五發展文旅產業，高水平構建嶄新圖景。加快建設一核兩帶、四級四片的常州旅游總體格局，構建長三角休閑度假中心。第六重視民生，高標準強化共同富裕。著力建設六張民生名片；創建文明典范城市。第七是以融合為要，高層次打開開放格局。第八是以安全為基，高要求守牢發展底線。

近年來國家發改委和江蘇省發改委發布了一系列代購電相關文件，主要包括全部工商業用戶進入市場、取消工商業目錄銷售電價、電網企業代理購電、燃煤發電市場交易價格和高耗能企業市場交易電價浮動政策、居民和農業用電價格穩定政策、代理購電用戶電價形成方式等。影響最大的是燃煤自備電廠用戶和高耗能用戶的電網代理購電價格為其他用戶的1.5倍。截至2021年底，常州已簽約入市23889戶，2021年入市2022年未簽約退市用戶102戶。

表2 常州市2021-2022年代購電簽約情況

一是售電公司為拓展市場，在2021年一整年期間與部分有意向但未入市用戶簽訂代理購電合同。二是新電價政策出臺后，部分未入市但疑似高耗能用戶將代理購電合同簽訂給售電公司，以避免被迫接受電網企業1.5倍代理購電價格。三是低壓5G入市用戶大幅度增加。以上原因導致入市總量增長。后續如果對高耗能用戶實行1.5倍執行，會增加其成本，造成產能的減少。常州地區規上企業絕大部分都已進入售電市場，根據代理購電用戶電價和市場化用戶電價趨勢，2022年參與市場交易的用戶處于高電價運行模式。

因居民生活用電和農業生產用電價格仍執行銷售目錄電價，該部分用電成本暫不會發生變化，該類用戶用電量約占全市總電量的12.59%。

（三）全社會用電量和代購電預測

運用上文方法預測常州全社會用電量，結合多種方法組合研判，預計常州2022年全社會用電量同比增速6.12%，達到624.37億千瓦時。

表3 常州市全社會用電量及增速情況表（單位：億千瓦時，%）

預計2022年，一次產業用電在全社會用電中的比重不變。隨著經濟結構調整力度的加大和工業節能技術進步，以及人民生活水平的不斷提高，二次產業用電比重穩步下降，三次產業和居民用電比重相應穩步上升。

表4 常州三次產業和居民生活用電量及其增速預測表（單位：億千瓦時，%）

結合常州2020—2021年新投產的大用戶申請容量及用電預測情況，預計常州市2022年電力大用戶新增用電量約為10億千瓦時。根據新冠疫情防控影響電量及業擴報裝完成情況，預期2022年工業售電量的增幅在6.6個百分點左右，與全社會用電量增幅持平。綜上測算，預計2022年常州售電量為570.50億千瓦時，同比上升7.15%。

預計常州電網公司代理購電在8.15%～8.38%之間，取8.2%。售電公司代理在57.43%～62.76%之間，取60%。預測2022年全年售電量為570.5億千瓦時。電網公司代理購電為46.78億千瓦時，售電公司代理為342.3億千瓦時。未來常州供電公司需要加強代購電管理工作，首先確保流程合法合規，其次需要提升代購電服務質量，最后是做好風險防控預案。

結論

我國提出了“四個革命、一個合作”能源安全新戰略和2060年碳中和愿景，“碳雙控”和電力市場化改革將對電網公司發展產生巨大影響。結合江蘇常州地區經濟社會、電力市場環境和用電量增長特點，考慮“碳雙控”要求，構建二次指數平滑法，預測常州地區的全社會用電量、國網常州公司的售電量和代購電量。預計2022年常州市的全社會用電量和售電量仍將保持較快增長，分別達到624.4億千瓦時和570.5億千瓦時。未來常州供電公司需要加強代購電管理工作，首先確保流程合法合規，其次需要提升代購電服務質量，最后是做好風險防控預案。案例研究表明所提方法的合理性。